膜电极中析氢、析氧电催化剂对整个水电解制氢反应十分重要。理想电催化剂应具有抗腐蚀性、良好的比表面积、气孔率、催化活性、电子导电性、电化学稳定性以及成本低廉、环境友好等特征。阴极析氢电催化剂处于强酸性工作环境，易发生腐蚀、团聚、流失等问题，为保证电解槽性能和寿命，析氢催化剂材料选择耐腐蚀的Pt贵金属及其Pt-Ru合金为主。相比阴极，阳极极化更突出，是影响PEM水电解制氢效率的重要因素。其中铂炭黑催化剂活性较好，稳定性更好；但Pt-Ru合金也是应用较多的合金类电催化剂，增加催化剂活性比表面积，提高催化剂机械强度和化学稳定性。